随着科技的进步，舰艇及舰艇机电设备面临着日益恶劣的冲击环境，这样的 冲击环境对于舰艇的生命力造成了极大威胁，提高舰艇及舰船机电设备抗冲击保 护能力已经成为一个迫切需要解决的问题。在舰船上装备抗冲隔振系统是减小舰 载设备所受冲击，保证舰载设备正常工作的有效手段，浮筏系统是一种集质量， 弹簧，阻尼和弹性连续体为一体的复杂动力学系统，具有良好的抗冲隔振性能， 是一类重要的舰载设备隔振系统，因此，浮筏系统建模理论及优化设计问题已经 成为舰船抗冲击研究的重要内容。 传统的浮筏系统的动力学建模方法，包括多刚体动力学建模方法、有限元建 模分析方法等。这些方法成熟，简便，但常常存在一定的局限性，在特定的应用 背景和适用范围下，这些方法可以满足工程上要求。但是随着新型浮筏系统朝着 大型、空间、宽频、复杂的方向发展，这些单一建模方法的局限性日益显现，如 多刚体动力学建模方法，是一种成熟的浮筏系统建模方法，但存在着忽略系统弹 性变形的不足；有限元方法是一种功能强大的方法，适应性强，并且考虑了系统 的弹性变形，但完全是数值方法，很难实现浮筏系统的最优控制和参数优化设计。 正是因为单一的浮筏系统经典建模方法存在着一定局限性，本文提出了一种新的 浮筏系统动力学建模方法。 本文以冲击环境下弹性浮筏系统为研究对象，综合运用了多体动力学理论、 ()动力学理论、动态子结构方法、有限元方法，系统地建立了复杂弹性浮筏系 统的动力学模型，同时对弹性浮筏系统在冲击环境下的动力学响应及动力学特性 也进行了研究。并且，本文已建立的复杂弹性浮筏系统动力学模型的基础上，首 次以理想最优控制理论为基础发展起来的准最优控制方法(ECPM)为手段，研 究了复杂弹性浮筏系统冲击控制方法，并对隔振器最优参数设计方法进行了探 讨。 首先，本文阐述了弹性浮筏系统建模基础，考虑筏体可以作为弹性板假设的 简单弹性浮筏系统，采用完全解析的方法建立了该弹性浮筏系统的动力学模型。 推导出冲击作用下系统的动力学方程。并通过算例，求出了浮筏系统的动力学固 有特性和在不同冲击环境下的响应，分析了筏体弹性变形对系统动力学性能的 影响。 在此基础上，建立了弹性浮筏系统的完整动力学模型。采用子结构的方法对 弹性浮筏系统进行分解，将其分解为若干刚体和一个弹性结构组成的系统，综合 应用动态子结构建模理论、多体动力学建模理论、有限元方法，建立了系统动力 学模型，后推导出弹性浮筏系统的完整动力学方程。 接着针对具体的工程问题，考虑简化模型和完整模型两种不同情况，研究了 空压机浮筏隔振系统的动力学建模和在冲击作用下动力学响应问题，推导出空压 机浮筏系统的简化及完整动力学方程，并求出了系统振动的固有频率和在不同工 况下对冲击荷载的响应。 最后，将随机最优控制方法探索性地用于弹性浮筏系统的冲击控制和隔振器 参数优化研究。在本文建议的弹性浮筏系统的动力学模型基础上，以冲击作用下 随机弹性浮筏系统为研究对象，对复杂刚弹耦合随机非自治动力学系统的准最优 控制方法和最优参数设计方法进行了探讨，对控制系统在不同优化理论下的冲击 控制效果进行了比较分析，阐明弹性浮筏系统的动力学特性和冲击控制机理，分 析结果期望用于指导工程设计。 本课题紧密围绕舰船浮筏系统中提出的亟待解决的力学问题展开，采取理论 推导与数值计算相结合的研究方法。实例分析指出，该方法除了进行精确的理论 推导外，当完全解析分析有困难时，采用满足工程应用精度要求的半解析半数值 的方法是可行的。采用大型的有限元软件进行分析比较后，指出本文建议的建模 方法的精度可满足要求，此外，该方法还能发展应用于浮筏系统控制设计。本文 研究结果将丰富浮筏系统动力学学科的内容，并对工程应用也有一定的指导作 用。 关键词：弹性浮筏系统，刚弹耦合，动力学建模，冲击，模态分析，动力学响应，随机最优控制，准最优控制，参数优化